Ana Girardot ist die Tochter der Schauspieler Hippolyte Girardot und Isabel Otero sowie Enkelin der Maler Antonio Otero und Clotilde Vautier. Ihr Leinwanddebüt gab sie im Alter von drei Jahren an der Seite des Vaters in dem von Diane Kurys inszenierten Liebesfilm Nach der Liebe. Entgegen dem Rat der Eltern entschied sich Girardot für die Schauspielerei und studierte zwei Jahre lang in New York City. Mit der weiblichen Hauptrolle der Alice Cartier in Fabrice GobertsJugendfilmSimon Werner fehlt gelang ihr im Jahr 2010 der Durchbruch.